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智能电表 DDSU666 接入 HomeAssistant 详细安装教程

西风7个月前 (10-21)HomeAssistant1031

DDSU666电表RS485 + ESP32 + ESPHome + HomeAssistant

本方案是使用 正泰 DDSU666 带 RS485 通讯的电表,添加一个 ESPHome 模块连接到 HomeAssistant 智能家居系统,在线查看电压、电流、功率等数据。

最终选择此方案原因:

  • 导轨式安装方便小巧

  • 数据在本地随便自己折腾

  • 精度有足够保障及安全性

考虑过的方案:

立新 DDS238-2 这款有可以直接使用渡鸦APP控制,不过数据是直接到他们的服务器,再通过 APP 查看,同步到 HA 比较麻烦。优势是可以远程拉闸,不过这个对于我使用价值不大。价格 140元左右相对较贵。

安培那种 DIY 的也有,不过那种精度和安全性就没法和品牌的比了。

数据加入 HA 都需要一个 485 转换模块,才能将电表数据传输给 HA 设备,通过 Wi-Fi 或 网线 或 其他,我选择了最简单的 Wi-Fi 无线也方便。

所以这一套系统的基本结构就是:

电表 + 485转换模块 + 模块电源

485 模块都不便宜,还要供电电源也不小,网上找了很多方案都不太满意。

最后是看到这个大佬 https://github.com/liwei19920307/ESP485 的教程做的,应该是最小化了,安装后简洁美观。

我买的这个电表是 Modbus-RTU 协议,直接使用,其他协议不懂如何调试。注意正泰 DDSU666 这个电表有其他协议,购买请咨询一下客服,购买 Modbus 协议的。

想要更好的阅读体验请查看原文博客,会更新补充及代码不易出错。

准备工作

打印 PCB 板

去大佬 Github ESP485 中找到 EDA 文件下载,解压后里面有 3个文件,找到 1-PCB_PCB_ESP485.json 这个文件需要用到。

1、打开 立创 网站注册登陆后,选择菜单 文件 > 打开 > 立创EDA ;

2、选择刚刚的 1-PCB_PCB_ESP485.json 文件,打开后可以看到 PCB板了,接着选择菜单 制造 > PCB制版文件Gerber > 生成 将这个文件保存到电脑;

3、进入下单网址 PCB下单 这里是同一个账号,使用 Windows 系统安装 PC小助手 进去下单可以免费包邮样板 5片。下单需要的 PCB 文件就是刚刚保存的 Gerber 文件,不清楚可以在线客服咨询。

购买硬件

 


名称型号数量
ESP-C3-13U4M1
AMS1117-3.3 稳压电源芯片降压ICAMS1117-3.31
MAX13487EESA SOIC-8/1
0603贴片电阻 4.7KΩ/1
0603贴片电容 50V 100NF ±10%/1
2.4G内置柔性FPC软天线IPEX接头1
220V转5V700mA电源模块5V700mA1
正泰DDSU6665-80A ModBus1
正泰模数化插座AC30-1031
尖嘴元件镊子弯嘴1
热缩管直径5mm1
40P彩排杜邦线公对母1
CH341A编程器/1
电烙铁(要有尖烙铁头)/1
电线(连接电表强电)6平方1


 


购买元器件
电表 和 数字插座


 

刷固件

对于我这样的小白这个地方折腾了很久,从来没有刷过一头雾水。折腾了很久,最后是安装下面流程顺利完成。

ESPHome

安装这个错误很多次,很多不能用各种报错。Windows10 命令安装后不能编译,后来使用 R2S(OpenWrt)中的 Docker 安装 ESPHome 还是无法编译,最后使用 macOS 系统安装 Docker 再安装 ESPHome 后终于编译成功了。

ESPHome 文件

esphome:
  name: esp32_c3
  platform: ESP32
  board: esp32-c3-devkitm-1
  platformio_options:
    platform: https://github.com/platformio/platform-espressif32.git#feature/arduino-upstream
    platform_packages:
      - framework-arduinoespressif32@https://github.com/espressif/arduino-esp32.git#2.0.0
    board_build.variant: esp32c3
    board_build.f_cpu: 160000000L
    board_build.f_flash: 40000000L
    upload_protocol: esptool
    board_build.flash_mode: dio

wifi:
  ssid: "#你的WIFI名称#"
  password: "#你的WIFI密码#"captive_portal:

logger:

api:
  password: '#api密码,简单好记就行#'ota:
  password: '#ota密码,可以跟上面一样#'web_server:
  port: 80
  time:
  - platform: sntp    id: esp485_time
  
uart:  id: esp485_uart
  rx_pin: 18
  tx_pin: 19
  baud_rate: 9600
  data_bits: 8
  stop_bits: 1modbus:  id: esp485_modbus
  send_wait_time: 200ms

modbus_controller:
  - id: esp485_modbus_controller
    modbus_id: esp485_modbus
    address: 0x01 #设备地址码(一般是1根据实际情况填)#
    command_throttle: 200ms
    setup_priority: -10
    update_interval: 10s

sensor:
  - platform: modbus_controller
    modbus_controller_id: esp485_modbus_controller    id: esp485_modbus_u
    name: "U"
    address: 0x2000
    register_count: 2
    unit_of_measurement: "V"
    register_type: holding
    value_type: FP32
    accuracy_decimals: 1
    device_class: voltage
    
  - platform: modbus_controller
    modbus_controller_id: esp485_modbus_controller    id: esp485_modbus_i
    name: "I"
    address: 0x2002
    register_count: 2
    unit_of_measurement: "A"
    register_type: holding
    value_type: FP32
    accuracy_decimals: 3
    device_class: current
    
  - platform: modbus_controller
    modbus_controller_id: esp485_modbus_controller    id: esp485_modbus_p
    name: "P"
    address: 0x2004
    register_count: 2
    unit_of_measurement: "W"
    register_type: holding
    value_type: FP32
    accuracy_decimals: 1
    filters:
      - multiply: 1000
    device_class: power
    
  - platform: modbus_controller
    modbus_controller_id: esp485_modbus_controller    id: esp485_modbus_q
    name: "Q"
    address: 0x2006
    register_count: 2
    unit_of_measurement: "var"
    register_type: holding
    value_type: FP32
    accuracy_decimals: 1
    filters:
      - multiply: 1000
    device_class: power
    
  - platform: modbus_controller
    modbus_controller_id: esp485_modbus_controller    id: esp485_modbus_s
    name: "S"
    address: 0x2008
    register_count: 2
    unit_of_measurement: "VA"
    register_type: holding
    value_type: FP32
    accuracy_decimals: 1
    filters:
      - multiply: 1000
    device_class: power
    
  - platform: modbus_controller
    modbus_controller_id: esp485_modbus_controller    id: esp485_modbus_pf
    name: "PF"
    address: 0x200A
    register_count: 2
    register_type: holding
    value_type: FP32
    accuracy_decimals: 3
    device_class: power_factor
    
  - platform: modbus_controller
    modbus_controller_id: esp485_modbus_controller    id: esp485_modbus_freq
    name: "Freq"
    address: 0x200E
    register_count: 2
    unit_of_measurement: "Hz"
    register_type: holding
    value_type: FP32
    accuracy_decimals: 2
    
  - platform: modbus_controller
    modbus_controller_id: esp485_modbus_controller    id: esp485_modbus_ep
    name: "Ep"
    address: 0x4000
    register_count: 2
    unit_of_measurement: "kWh"
    register_type: holding
    value_type: FP32
    accuracy_decimals: 2
    device_class: energy
    state_class: total_increasing


安装 Docker

使用 macOS 安装 Docker (点击进入有其他系统安装方法)

$ brew install --cask --appdir=/Applications docker

安装 ESPHome 及 编译固件

使用刚刚安装好的 Docker 安装 ESPHome 容器

下载镜像文件

docker pull esphome/esphome:latest

运行,端口 6052,打开网页

docker run -d -p 6052:6052 esphome/esphome
# 打开网页
http://localhost:6052/

添加设备

根据提示输入名称、Wi-Fi、芯片类型 创建完成

创建后点击卡片 EDIT 编辑,删除其中代码,将上面的 ESPHome 代码复制进去,记得修改其中的Wi-Fi及密码信息,点击保存。

继续操作点击 Insta > Manual download

编译成功会输出 INFO Successfully compiled program. 并自动下载 bin 文件。

将下载文件 esp32_c3.bin 改名成 firmware.bin 等会刷机会用到

 


固件编译中
成功后自动下载


 

esptool.py 安装

 

Python3 安装

使用 Windows10 到 Python 官方网站下一个 Python3 版本文件直接安装,安装时需要勾选 PATH 。(eg:安装的 Python 3.8.7(64-bit) 版本,勾选 Add Python 3.8 to PATH)

# 命令窗口输入 py 查看是否安装成功C:\Users\Carl>py
Python 3.8.7 (tags/v3.8.7:6503f05, Dec 21 2020, 17:59:51) [MSC v.1928 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>># 输入 exit() 退出

CH34X 驱动安装

使用 Windows10 系统安装,首先安装刷机设备需要的驱动,购买 CH341 时找卖家要一个驱动文件,安装就可以了。可以在 开始 > 右键 > 设备管理器 > 端口COM 中看到设备及端口号,记住这个端口,比如:COM3。

CH341SER.EXE 及其他版本驱动下载

根据自己使用的刷机设备安装对应驱动即可。

安装 esptool.py

Windows10 打开CMD命令窗口,输入:

pip install esptool
  
.... 等待安装完成  # 最后输出下面代码成功Installing collected packages: esptool
	Running setup.py install for esptool ... done
Successfully installed esptool-3.2

可以在刷写固件前先执行擦除固件

esptool.py --port COM4(你的端口) erase_flash

刷写固件

 

芯片接线

刷机设备对应接芯片 3.3V 和 GND

刷机设备 TX 接芯片 RXD,刷机设备 RX 接芯片 TXD

芯片 IO9 接一根线备用,在刷机时需要接刷机设备 GND

接线参考图片


注意接线不要短路
刷机设备接线


 

写入固件

Windows10 桌面新建文件夹 esp32 ,去 Github ESP485 下载 firmware 文件夹中 3个固件,并将文件放到刚刚创建好的esp32文件夹中,还有刚刚编译成功的改名固件 firmware.bin 也放在这个文件夹,共有以下 4个固件。

boot_app0.bin / bootloader_dout_40m.bin / partitions.bin / firmware.bin

其他系统刷机根据自己情况选择。

 

刷写固件前,将 IO09 接到刷机设备 GND ,再插入电脑 USB。

# esptool.py 命令应该是全局命令
# 进入固件所在目录
cd /xxx/xxx/
# 命令窗口粘贴以下命令回车运行
esptool.py --chip esp32c3 --port COM3(改成你的端口) --baud 460800 --before default_reset --after hard_reset write_flash -z --flash_mode dout --flash_freq 40m --flash_size detect 0x0000 bootloader_dout_40m.bin 0x8000 partitions.bin 0xe000 boot_app0.bin 0x10000 firmware.bin

固件写入成功

 

查看是否成功

固件刷写完成后,从电脑拔下刷写设备,将刚刚接地的 IO9 线断开接地,再次插入电脑 USB 通电,等待一会。

登陆你的路由器(刚刚填写Wi-Fi密码的路由器),查找到新连网设备 esp32 ,找到设备 IP 地址复制。

在浏览器中打开此 IP 地址,如果成功加载下面页面并显示正常,就是说明刷写固件成功了,接下来焊接芯片连接电表。

 

浏览器打开页面表示写入成功
  • 数据是没有的,接电表后才有数据

  • 下次可以直接在线升级固件,不用刷机了,点击“选择文件”上传更新就好了。

 

焊接芯片和安装

焊接芯片和元器件

焊接芯片时注意不要有虚焊,PCB板质量一般容易掉焊盘,把握好温度。

连接电源模块和芯片板

电源模块可以用绝缘胶包起来防止短路

焊接元器件 小心操作

 

改造数字插座

数字插座铜片用的热缩管包起来绝缘作用,电源 L N 线是焊接在铜片上,需要用刀片对塑料外壳做小加工以更好的盖合外壳。芯片下面用了双面胶粘在外壳上,其实不沾也可以,只要做好了绝缘工作。

485模块 + 电源模块

 

连接模块和电表

esp32 模块 rs485 通讯线 A(黄),B(橙)依次接正泰电表 24 和 25 端口。

485模块连接电表通讯

测试功能

先用家中插座接电源测试功能完整性,如果能够获取电表数据并正常显示说明刷写固件成功了,并且焊接没有问题。

 

装入电箱

⚠️ 强电危险操作,请勿模仿

经过测试没有问题后,断开家中总闸开关,一定要确认家中强电接线情况,并且用测电笔经过检测电压情况,准备工作做好后,按照下面指示图接线,一定不能接错。

 

 

产品说明书接线方法(我购买的上图升级款,就是下图中 5(80)A 款)

我是按照上图中接线

 

自己购买的 6平方电线,接入户空气开关输出端,再接到电表输入端(下面),电表输出端(上面)再接到空开旁边的欠压保护器的输入端(下面)。

强电接线有危险,断开总开

数字插座 零N 火L 线接到上面电表旁的空气漏保开关输出端。

esp32 模块 rs485 通讯线 A B 依次接电表 24 25 端口。

数字插座引出黑色天线,尽量不要遮挡以防信号不好。

检查是否工作正常

通电后可以看到智能电表已经在工作了,按 蓝色箭头 按钮可以依次切换显示的各种数据信息,说明书有详细说明。这款电表带背光,一段时间后自动熄灭。

整体美观整洁也安全

看起来简洁美观,也有安全保障。

 

配置 HomeAssistant

完成这些操作后,打开 HomeAssistant 后台,进入配置应该就能看到新的 esp32-c3 设备,直接添加就行了,可以在能源中设置相关信息。

电表数据

可以在 配置 - 能源 中设置一个电费价格,我设置的固定价格,不会弄阶梯价格。

设置电价

下载文件

CH34x_Install_V1.5.pkg(macOS 10.15 安装无效)

DDSU666 电表说明书.pdf

esp-c3-13u 规格书.pdf

ESP32-C3 资料

GitHub库文件:ESP485-main

阿里云盘下载:https://www.aliyundrive.com/s/Errxgnk3GKt



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